В данной статье рассмотрен вопрос подключения к контроллеру СКУД основных датчиков информации. Это контакты реле турникета, герконы дверей, кнопки и считыватели Виганд. Цифровые входы применяемых микроконтроллеров (MCU), обычно рассчитаны на напряжение 3,3В.
Добрый день, уважаемый читатель.
При подключении требуется не только «согласовать» уровни напряжения, но и защититься от всевозможных помех, возникающих в линиях связи контроллера с периферией..
В большинстве публикаций все сходятся на том, что токовая петля с гальванической развязкой имеет целый ряд преимуществ. Вот пример схемного решения:
Схема с изменениями представлена на рис1 Она хорошо работает и с 2х проводным шлейфом. Источник питания 3.3v заменяем на 5v. На вход микроконтроллера приходит 0v — при разомкнутом контакте, и 3.3v — при его замыкании на землю ( это 5v минус падение напряжения на светодиоде D2 и фототранзисторе оптопары ). Светодиод D2 выполняет одновременно и согласование уровней и функцию визуального контроля за работоспособностью всего канала связи, что значительно упрощает диагностику неисправности.
Эта схема применяется при подключении контакта, не имеющего постоянной связи с землей (так называемый сухой контакт).. Но только нормально разомкнутого NO. Шлейф соединения источника сигнала с контролером СКУД — 2 провода (+12v источника и сигнальный провод ). 12v тянем для создания токовой петли.
Резистор R1 задает ток через светодиод jоптопары и контактную группу. Значение резистора должно быть рассчитано исходя из среднего тока светодиода 20 мА — это номинальное паспортное значение для PC817. Однако, оптопара PC817 нормально работает уже при токе 5 мА Диод D1 защищает оптопару от обратного напряжения.
Резистор R2 служит для ограничения тока через транзистор оптрона..Диод D2 служит для согласования уровней и визуального контроля работоспособности всего канала связи
Достоинства:
-
Гальваническая развязка контроллера от датчиков
-
Хорошая помехоустойчивость токовой петли
Недостатки:
-
Схема применима только для подключения нормально‑разомкнутых контактов. В остальных случаях в дежурном режиме опторара будет постоянно включена и будет постоянно гореть светодиод D2. ( что нежелательно по вполне понятным причинам).
Схема, приведенная на рис2., применяется при подключении «сухого контакта». Но только нормально замкнутого NC. Шлейф соединения источника сигнала с контролером СКУД — 3 провода ( +12v источника, сигнальный провод и земля 12v ). +12v тянем для создания токовой петли.
Резистор R2 задает ток через полевик и светодиод оптопары. Значение резистора должно быть рассчитано исходя из среднего тока светодиода 20 мА — это номинальное паспортное значение для PC817. Однако оптопара PC817 нормально работает уже при токе 5 мА
Резистор R1 служит для открытия полевика при размыкании контакта..
Резистор R3 ограничивает ток через светодиод D2.
Диод D2 служит для согласования уровней и визуального контроля работоспособности всего канала связи. Для данных параметров схемы и длины шлейфа в пределах 100 метров уровень сигнала, подаваемого на вход микроконтроллера будет 3.3v ( 5v минус падение напряжения на светодиоде D2 и транзисторе оптопары ) при размыкании контактной группы на входе, и 0v — при замыкании.
Достоинства:
-
Гальваническая развязка контроллера от датчиков
-
Хорошая помехоустойчивость токовой петли
Недостатки:
-
Схема применима только для подключения нормально‑замкнутых контактов. В остальных случаях в дежурном режиме оптопара будет постоянно включена и будет постоянно гореть светодиод D2. ( ускоренный их износ и лишний расход энергии
-
Схема неприменима для подключения считывателей по той же самой причине.
Представляется интересным построение сопряжения с использованием универсальной схемы, позволяющей подключать все типы датчиков. И NC, и NO, и считыватели Виганд. Схема представлена на рис.3. Перемычками задается один из 2х режимов.
Если перемкнуты контакты 1–2 и 3–4, полевик VT1 и светодиод оптопары включены параллельно. При высоком напряжении на затворе полевик открыт и шунтирует светодиод оптрона. Оптрон выключен. С сопротивления R3 0V поступает на вход контроллера. Контрольный светодиод D1 не горит. При низком уровне на затворе полевика VT1 он закрывается и включается оптрон. На вход контроллера поступает логическая 1 (3,3v). Загорается контрольный светодиод D1. Это дежурный режим для NO кнопки и для считывателей, когда от них, или обрыв, или +5v.
Если перемкнуть контакты 1–4, полевик VT1 и светодиод оптопары включены последовательно. При низком напряжении на затворе VT1 он закрыт и вsключен оптрон. На вход контроллера поступает лог.0. Контрольный светодиод D1 не горит. Дежурный режим турникета и двери. Во время прохода высокий уровень на затворе VT1 включает оптрон, на вход контроллера поступает лог.1 и загорается контрольный светодиод D1.
Достоинства:
-
Гальваническая развязка контроллера от датчиков
-
Визуальный контроль работоспособности всего канала связи. Простота диагностики и поиска неисправности в случае отказа
-
Универсальная схемотехника для подключения всего спектра датчиков СКУД.
Эта схема применяется при подключении считывателей. Шлейф соединения источника сигнала с контролером СКУД — 2 провода (сигнальный провод, обвитый земляным). 12v тянем для создания токовой петли.
Резисторы R1 и R3 задают ток через полевики VT1, VT3 и светодиоды оптопар U1, U2. Резисторы R2 и R4 задают ток через светодиоды D1, D2.
Резисторы R5 и R6 обеспечивают полное открытие полевых транзисторов VT1, VT3
Диоды D1 и D2 служит для визуального контроля работоспособности всего канала связи, включая сам считыватель. В дежурном режиме они не горят. Зажигаются только при поступлении сигналов от считывателей.
Достоинства:
-
Гальваническая развязка контроллера от считывателей.
-
Визуальный контроль работоспособности считывателя и всего канала связи.
Примечание:
-
Блок сопряжения, выполненный с применением универсальной схемы, практически не потребляет электроэнергии. Полевые транзисторы, в отличие от биполярных, для поддержания открытого состояния не требуют тока ( только в момент переключения ).
-
В дежурном режиме, при отсутствии каких‑либо действий, не горит ни один светодиод. Если горит — неисправность канала подключения ( обрыв или замыкание в шлейфе, выход из строя какого‑то элемента и т.д )
-
Все эти плюсы возможны при условии единого логического подхода к датчикам в обрабатывающей программе микроконтроллера:
-
Все датчики в режиме ожидания событий присылают лог.0
-
Все датчики в режиме событий присылают лог.1
-
Все схемы не включают в себя элементы защиты затворов полевых транзисторов. Обычно используются однополярные супрессоры 6PKE6.8A c самовосстанавливающимися предохранителями на 50 мА для их защиты.
Автор: Grimiait
